4-portowy hub USB z dwoma interfejsami RS232mikroprocesorowych, był RS232C. Lata jego świetności...

7
17 Elektronika Praktyczna 9/2004 P R O J E K T Y Wychodząc naprzeciw zapotrzebowaniu, został zbu- dowany aktywny, 4-portowy hub USB. Aktywny, ponieważ jest on zasilany z zewnętrznego źródła napięcia, a nie z portu USB ho- sta. Proponowany hub USB jest zgodny ze starszym interfejsem USB 1.1, który charakteryzując się mniejszą prędkością w porównaniu z wersją 2.0, z powodzeniem może być wykorzystywany do komunika- cji z klawiaturami, myszkami, itp. Nie będzie się natomiast nadawał do obsługi urządzeń wymagają- cych dużych prędkości przesyłania danych, takich jak dyski lub ska- nery. Przedstawiony w niniejszym artykule hub USB ma dodatkowy, piąty port USB, który zasadniczo jest przeznaczony tylko do przy- łączenia kolejnego, np. identyczne- go huba. Dzięki temu liczba do- datkowych portów USB rozszerza się do 8. Port ten jest pozbawio- ny układów odpowiedzialnych za nadzór doprowadzonego do niego napięcia zasilającego. Do tego por- tu można wprawdzie podłączyć urządzenie z interfejsem USB, ale w przypadku awarii może nastą- pić uszkodzenie huba USB lub dołączonego do tego portu urzą- dzenia. Niewątpliwie atrakcyjność prezentowanego huba USB podnio- są dodatkowe dwa interfejsy RS232, które można wykorzy- stywać tak samo, jak porty COM1 i COM2, w jakie standardowo są wyposażone kom- putery. Dołączając przez dodatko- wy, piąty port huba USB drugi podobny układ, zyskuje się nie tylko 8 portów USB, ale także 4 porty COM. Sterowaniem pracą całego huba zajmuje się kontroler TUSB5052 produkcji Texas Instru- ments. Wybrane parametry huba przedstawiono w tab. 1. Kontroler TUSB5052 Hubem USB steruje kontroler TUSB5052, będący mostem pomię- dzy USB i podwójnymi układami UART (RS232). Kontroler ten za- wiera niezbędną do komunikowa- nia się z hostem (komputerem) logikę. Dodatkowo, kontroler ma wbudowany 5-portowy hub USB, w którym jeden dodatkowy port jest pozbawiony układów nadzoru napięcia i prądu zasilania. Port ten jest przeznaczony do przy- łączenia szeregowo kolejnego ak- tywnego huba USB. Wbudowany w TUSB5052 mikrokontroler 8052 posiada 16 kB pamięci RAM, do której ładowany jest program ob- 4-portowy hub USB z dwoma interfejsami RS232 AVT-589 Przez długie lata podstawowym interfejsem komunikacyjnym, stosowanym w komputerach i systemach mikroprocesorowych, był RS232C. Lata jego świetności powoli się kończą – od pewnego czasu skutecznie wypiera go nowy, bardzo konkurencyjny interfejs USB. Rosnąca w szybkim tempie liczba urządzeń z interfejsem USB stwarza także popyt na huby USB, umożliwiające zwiększenie liczby dostępnych portów USB w komputerze. Rekomendacje: hub powinien zainteresować wszystkich użytkowników komputerów PC, dla których zbyt mała liczba dostępnych portów USB staje się niewygodna w codziennej pracy. Tab. 1. Wybrane parametry huba USB Interfejs USB kompatybilny z USB 1.1 4 porty USB o wydajności do 500 mA każdy Piąty, dodatkowy port USB do przyłączenia kolejnego aktywnego huba USB Zasilanie z zewnętrznego zasilacza wtyczko- wego o napięciu wyjściowym 10..16 V Wszystkie porty mogą pracować w trybach Full-Speed oraz Low-Speed Dwa porty COM (RS232) Automatyczne wykrywanie zwarcia obwo- dów zasilających porty USB PORT1..PORT4 Optyczna sygnalizacja stanu portu USB PORT1..PORT4 Kontroler sterujący z wbudowanym rdze- niem mikrokontrolera 8052 Ładowanie programu sterującego kontrole- rem poprzez interfejs USB Poprawna praca z Windows 98, 2000 oraz XP

Transcript of 4-portowy hub USB z dwoma interfejsami RS232mikroprocesorowych, był RS232C. Lata jego świetności...

Page 1: 4-portowy hub USB z dwoma interfejsami RS232mikroprocesorowych, był RS232C. Lata jego świetności powoli się kończą – od pewnego czasu skutecznie wypiera go nowy, bardzo konkurencyjny

17Elektronika Praktyczna 9/2004

P R O J E K T Y

Wychodząc naprzeciw zapotrzebowaniu, został zbu-dowany aktywny, 4-portowy hub USB. Aktywny, ponieważ jest on zasilany z zewnętrznego źródła napięcia, a nie z portu USB ho-sta. Proponowany hub USB jest zgodny ze starszym interfejsem USB 1.1, który charakteryzując się mniejszą prędkością w porównaniu z wersją 2.0, z powodzeniem może być wykorzystywany do komunika-cji z klawiaturami, myszkami, itp. Nie będzie się natomiast nadawał do obsługi urządzeń wymagają-cych dużych prędkości przesyłania danych, takich jak dyski lub ska-nery. Przedstawiony w niniejszym artykule hub USB ma dodatkowy, piąty port USB, który zasadniczo jest przeznaczony tylko do przy-łączenia kolejnego, np. identyczne-go huba. Dzięki temu liczba do-datkowych portów USB rozszerza się do 8. Port ten jest pozbawio-ny układów odpowiedzialnych za nadzór doprowadzonego do niego napięcia zasilającego. Do tego por-tu można wprawdzie podłączyć urządzenie z interfejsem USB, ale w przypadku awarii może nastą-pić uszkodzenie huba USB lub dołączonego do tego portu urzą-dzenia. Niewątpliwie atrakcyjność prezentowanego huba USB podnio-

są dodatkowe dwa interfejsy

RS232, k tóre można wykorzy-

stywać tak samo, jak porty COM1 i COM2, w jakie standardowo są wyposażone kom-putery. Dołączając przez dodatko-wy, piąty port huba USB drugi podobny układ, zyskuje się nie tylko 8 portów USB, ale także 4 porty COM. Sterowaniem pracą całego huba zajmuje się kontroler TUSB5052 produkcji Texas Instru-ments. Wybrane parametry huba przedstawiono w tab. 1.

Kontroler TUSB5052Hubem USB steruje kontroler

TUSB5052, będący mostem pomię-dzy USB i podwójnymi układami UART (RS232). Kontroler ten za-wiera niezbędną do komunikowa-nia się z hostem (komputerem) logikę. Dodatkowo, kontroler ma wbudowany 5-portowy hub USB, w którym jeden dodatkowy port jest pozbawiony układów nadzoru napięcia i prądu zasilania. Port ten jest przeznaczony do przy-łączenia szeregowo kolejnego ak-tywnego huba USB. Wbudowany w TUSB5052 mikrokontroler 8052 posiada 16 kB pamięci RAM, do której ładowany jest program ob-

4-portowy hub USB z dwoma interfejsami RS232AVT-589

Przez długie lata podstawowym interfejsem

komunikacyjnym, stosowanym w komputerach i systemach

mikroprocesorowych, był RS232C. Lata jego świetności powoli się

kończą – od pewnego czasu skutecznie wypiera go nowy,

bardzo konkurencyjny interfejs USB. Rosnąca w szybkim tempie

liczba urządzeń z interfejsem USB stwarza także popyt na

huby USB, umożliwiające zwiększenie liczby dostępnych

portów USB w komputerze.Rekomendacje: hub powinien

zainteresować wszystkich użytkowników komputerów PC, dla których zbyt mała liczba

dostępnych portów USB staje się niewygodna w codziennej pracy.

Tab. 1. Wybrane parametry huba USB Interfejs USB kompatybilny z USB 1.1 4 porty USB o wydajności do 500 mA

każdy Piąty, dodatkowy port USB do przyłączenia

kolejnego aktywnego huba USB Zasilanie z zewnętrznego zasilacza wtyczko-

wego o napięciu wyjściowym 10..16 V Wszystkie porty mogą pracować w trybach Full-Speed oraz Low-Speed

Dwa porty COM (RS232) Automatyczne wykrywanie zwarcia obwo-

dów zasilających porty USB PORT1..PORT4 Optyczna sygnalizacja stanu portu USB

PORT1..PORT4 Kontroler sterujący z wbudowanym rdze-

niem mikrokontrolera 8052 Ładowanie programu sterującego kontrole-

rem poprzez interfejs USB Poprawna praca z Windows 98, 2000 oraz XP

Wychodząc naprzeciw zapotrzebowaniu, został zbu-dowany aktywny, 4-portowy hub USB. Aktywny, ponieważ jest on zasilany z zewnętrznego źródła

są dodatkowe dwa interfejsy

RS232, k tóre można wykorzy-

stywać tak samo,

Page 2: 4-portowy hub USB z dwoma interfejsami RS232mikroprocesorowych, był RS232C. Lata jego świetności powoli się kończą – od pewnego czasu skutecznie wypiera go nowy, bardzo konkurencyjny

Elektronika Praktyczna 9/200418

4-portowy hub USB z dwoma interfejsami RS232

sługujący kontroler z hosta (bez-pośrednio przez interfejs USB) lub z zewnętrznej pamięci EEPROM. Na rys. 1 przedstawiono schemat blokowy kontrolera TUSB5052. Widać na nim znane już bloki, jak hub USB, mikrokontroler 8052 z przeznaczonymi dla niego pery-feriami, a także pętlę PLL i bloki potrzebne do poprawnej obsługi interfejsu USB. Zintegrowany mi-krokontroler posiada 6 kB pamię-ci ROM, w której znajduje się Bootloader umożliwiający załado-wanie programu użytkowego po-przez interfejs USB lub z pamięci EEPROM dołączonej do interfejsu I2C. Pamięć RAM o wielkości 256 bajtów przeznaczona jest na dane wewnętrzne programu użytkowego. Pamięć SRAM o wielkości 2 kB jest przeznaczona na bufor da-nych. Mikrokontroler posiada por-ty P1 oraz P3, dwa układy UART i wiele innych peryferii typowych dla mikrokontrolerów. Wbudo-wane, pełnowartościowe układy UART umożliwiają zarówno sprzę-tową, jak i programową kontrolę przepływu danych. Układy UART można konfigurować w taki samsposób, jak to się robi w przy-padku tradycyjnych mikrokon-trolerów. Można wybrać długość

ramki danych, liczbę bitów sto-pu, prędkość transmisji oraz bity parzystości. Konfiguracji dokonujesię z poziomu systemu operacyj-nego. Wbudowane układy UART posiadają linie sygnałowe sterują-

ce przepływem informacji (!CTS, !RTS, !DSR, !DTR, !RI i !DCD). W przedstawionym urządzeniu wybrano ładowanie programu do kontrolera poprzez interfejs USB, czyli z hosta. Rozwiązanie takie znacznie uprościło uruchomie-nie huba po jego zmontowaniu, gdyż dzięki niemu wyeliminowa-no dodatkową, zewnętrzną pa-mięć EEPROM przeznaczoną na program użytkowy. Pamięć taka musiałaby być programowana nie-zależnie.

Opis działania układuNa rys. 2 został przedstawiony

w uproszczeniu schemat blokowy huba USB z dwoma interfejsami RS232. Układ sterujący jest tak-towany rezonatorem kwarcowym o częstotliwości 6 MHz, która jest powielana przez pętlę PLL do czę-stotliwości 48 MHz. Układ steru-jący realizuje funkcję 5-portowego huba USB oraz dwóch konwerte-rów USB<->RS232. Na rys. 3 po-kazano schemat ideowy huba. Por-ty DM0 i DP0 układu sterującego TUSB5052 przeznaczone są do przyłączenia huba USB do hosta. Rezystor R13 dołączony do linii DP0 informuje host, że hub USB jest w stanie obsługiwać szybkie transmisje USB. Dodatkowe czte-ry porty huba zostały wyprowa-

Rys. 1. Schemat blokowy kontrolera TUSB5052

Rys. 2. Uproszczony schemat blokowy 4-portowego huba USB

Page 3: 4-portowy hub USB z dwoma interfejsami RS232mikroprocesorowych, był RS232C. Lata jego świetności powoli się kończą – od pewnego czasu skutecznie wypiera go nowy, bardzo konkurencyjny

4-portowy hub USB z dwoma interfejsami RS232

19Elektronika Praktyczna 9/2004

dzone na gniazda J2..J5. Są to pełnowartościowe porty USB przeznaczone do podłą-czenia dowolnych urządzeń z interfejsem USB. Wypo-sażone zostały w kontrolę napięcia i prądu. Piąty port wyprowadzony na gniazdo J6 (PORT5), jak wspomnia-no wcześniej, nie zawiera układów kontroli napięcia oraz prądu i jest przezna-czony do przyłączenia kolej-nego np. identycznego huba USB. Dostarczaniem napięcia i kontrolą prądu do gniazd J2..J5 (dodatkowych portów PORT1..PORT4) zajmuje się układ U6. Na rys. 4 przed-stawiono schemat blokowy dwóch z czterech kluczy prądowych układu TPS2044. W układzie tym oprócz blo-ków zabezpieczeń, wyróżnić można blok sterowania tran-zystorami wyjściowymi, pom-py ładunkowe wytwarzające wyższe napięcie przeznaczo-ne do zasilania bramek tran-zystorów wyjściowych oraz blok UVLO monitorujący napięcie wejściowe. Spadek napięcia na wejściu poniżej 2 V spowoduje wyłączenie danego klucza. Dzięki blo-kowi UVLO gwarantowana będzie poprawna praca do-łączonych do portów USB urządzeń. Wyjścia PWROx sterujące włączaniem zasila-nia w poszczególnych por-tach USB (PORT1..PORT4) układu U1 zostały dołączone do wejść !ENx układu U6. Umożliwiają one załączenie napięcia na poszczególnych wyjściach OUTx, z któ -rych jest ono doprowadzo-ne wprost do odpowiednich gniazd J2..J5 (do gniazd J2..J5 dostarczane jest napięcie 5 V). Obwody CS (Current Sense) układu U6 są czujni-kami prądowymi współpracu-jącymi z ogranicznikami prą-dowymi. Każdy z czterech kluczy prądowych zawartych w TPS2044 może dostarczyć do 500 mA prądu. Przecią-żenie danego klucza jest sy-gnalizowane stanem niskim na odpowiadającym mu wyj-ściu !OCx. Wyjścia te zostały dołączone do wejść !OVCRx Rys. 3. Schemat ideowy huba USB

Page 4: 4-portowy hub USB z dwoma interfejsami RS232mikroprocesorowych, był RS232C. Lata jego świetności powoli się kończą – od pewnego czasu skutecznie wypiera go nowy, bardzo konkurencyjny

Elektronika Praktyczna 9/200420

4-portowy hub USB z dwoma interfejsami RS232

układu U1. O zaistnieniu przecią-żenia informowany jest układ U1, dzięki czemu może on wyłączyć przeciążony klucz, zapobiegając jego uszkodzeniu. Chronione jest jednocześnie urządzenie dołączone do danego portu USB. O przecią-żeniu danego portu informowa-ny jest także system operacyjny, co ma dla jego poprawnej pracy duże znaczenie. Rezystory R26..R29 podciągają wyjścia !OCx do dodatniego napięcie 3,3 V, gdyż są to wyjścia typu otwarty dren. Wyprowadzenia wszystkich trans-ceiverów DMx oraz DPx zostały (poprzez rezystory R16..R25) dołą-czone bezpośrednio do złącz J1..J6. Dodatkowe rezystory zabezpie-czają transceivery przed uszkodze-niami spowodowanymi przepięcia-mi. Zabezpieczenie transceiverów huba USB ma duże znaczenie, gdyż awaria choćby jednego por-tu USB będzie wymagać wymiany kosztownego układu U1. Uszko-

dzenia transceiverów mogą być spowodowane przepięciami lub ładunkami statycznymi. Ponieważ same rezystory mogą okazać się niewystarczającymi zabezpiecze-niami, zastosowane zostały do-datkowo tłumiki przepięć U7..U9. Budowa wewnętrzna takiego tłumika jest pokazana na rys. 5. Jego głównym zadaniem jest nie-dopuszczenie do wzrostu napięcia na linach transceiverów powyżej ustalonej wartości (typowo 7 V). Jeżeli napięcie wzrośnie powyżej napięcia przebicia diody Zenera, załączany jest tranzystor, który zwiera linie do masy. W skład jednego układu SN65240 wchodzą cztery tłumiki. Napięcia dostarcza-ne do gniazd J2..J6 są dodatko-wo filtrowane przez kondensatoryC1..C5. Napięcie doprowadzone

do gniazda J6 (PORT5) pochodzi wprost z zasilacza, tak więc do-łączając do tego portu urządzenia inne niż huby USB, należy mieć na uwadze, że ten port nie posia-da układów nadzoru prądu oraz napięcia zasilania. Elementy R40 i C32 odpowiedzialne są za po-prawne zerowanie kontrolera U1 po włączeniu napięcia zasilające-go. Dołączenie wejść !TEST0..!TE-ST2 do masy, a wejścia TRST do napięcia 3,3 V konfiguruje kontro-ler U1 do pracy z rezonatorem kwarcowym 6 MHz z włączoną wewnętrzna pętlą PLL powiela-jącą częstotliwość rezonatora do 48 MHz. Wejście !WAKEUP zosta-ło dołączone do napięcia 3,3 V, co zezwala na możliwość uśpienia huba USB przez hosta. W przy-padku dołączenia tego wejścia do masy, hub byłby zawsze w stanie aktywnym. Wyjścia LED-1..LED-4 sterują dwukolorowymi diodami LED poprzez tranzystory T1..T4. Sygnalizują one stan portów POR-T1..PORT4 huba USB. W przy-padku „uśpienia” huba, w celu ograniczenia do minimum pobie-ranego przez niego prądu, diody sygnalizacyjne D2..D5 są wyłącza-ne poprzez tranzystor T5 stero-wany sygnałem SUSP. W tab. 2 zostały przedstawione tryby pracy diod LED. Przykładowo, gdy hub USB nie jest podłączony do ho-sta, diody sygnalizacyjne migają na przemian kolorem czerwonym i zielonym. W przypadku dołącze-nia huba do hosta, gdy do dodat-kowych portów PORT1..PORT4 nie ma dołączonych urządzeń z inter-fejsem USB, diody D2..D5 świecą kolorem czerwonym. W przypadku dołączenia urządzenia do dodat-kowego portu, dioda przyporząd-kowana danemu portowi zmienia

Rys. 5. Schemat tłumików przepięć układu SN65240

Tab. 2. Tryby pracy dwukolorowych diod LEDZasilanie

portuUrządzenie włączone

Urządzenie dołączone

Sygnał SUSP Wyjście LEDn Kolor Port

SUSPEND

Nie X X 0 Zmiana stanu na przeciwny Czerwony/ zielony Nie

Tak X Nie 0 1 Czerwony NieTak Tak Tak 0 0 Zielony Nie

Tak Nie Tak 0 Zmiana stanu na przeciwny Czerwony/ zielony Nie

X X X 1 Brak zmiany Wyłączone Nie

Tak Tak Tak 1 Wysoka impedancja Wyłączone Tak

Tak Tak Tak 0 Wysoka impedancja Czerwony i zielony Tak

gdzie: X - dowolny stan, n - numer wyjścia LED (1..4)

Rys. 4. Schemat blokowy kluczy prądowych układu TPS2044

Page 5: 4-portowy hub USB z dwoma interfejsami RS232mikroprocesorowych, był RS232C. Lata jego świetności powoli się kończą – od pewnego czasu skutecznie wypiera go nowy, bardzo konkurencyjny

4-portowy hub USB z dwoma interfejsami RS232

21Elektronika Praktyczna 9/2004

swój kolor na zielony. W tabli-cy 2 znajduje się opis znaczenia wszystkich stanów świecenia, ja-kie mogą przyjąć dwukolorowe diody LED. Rezystory R30, R32, R34, R36, R38 ograniczają prąd baz tranzystorów sterujących. Li-nie komunikacyjne dwóch inter-fejsów RS232 zostały przyłączo-ne poprzez konwertery napięć U4 i U5 odpowiednio do gniazd Z2 i Z3 typu D9M (męskie). Uprosz-czony schemat blokowy układów U4 i U5 przedstawiono na rys. 6. W jego skład wchodzi 8 inwerte-rów, logika zezwalania na pracę i tryb Suspend (uśpienia) oraz po-jemnościowa przetwornica napięć. Przetwornica wytwarza potrzebne napięcia -15 V oraz +15 V, typo-we dla interfejsu RS232. Konden-satory C20..C31 są potrzebne do poprawnej pracy przetwornic ukła-dów U4 oraz U5. Wejście zezwo-lenia !EN konwerterów zostało na stałe dołączone do masy, natomiast wejście STBY do wyjścia SUSP, co w przypadku uśpienia huba bę-dzie powodować także wyłączenie konwerterów U4 i U5. Dużą zale-tą konwerterów SN75LV4737A jest możliwość pracy już przy napięciu 3,3 V, coraz częściej wykorzysty-wanego do zasilania układów cy-frowych. Napięcie z zasilacza ze-wnętrznego jest prostowane przez mostek M1 oraz stabilizowane na poziomie 5 V przez układ U2. Na-

pięcie 5 V służy głównie do za-silania portów wyjściowych USB oraz kontrolera U1, który także jest zasilany napięciem 3,3 V. Sta-bilizator U3 stabilizuje napięcie na poziomie 3,3 V. Jest ono niezbęd-ne dla układów U1 oraz U4 i U5. Stabilizator U3 jest stabilizatorem Low-Drop o wydajności prądowej do 150 mA. Na rys. 7 przedsta-wiono schemat blokowy układu stabilizatora U3. Jak widać, ma on wbudowane zabezpieczenie przed przeciążeniem oraz przegrzaniem. Jego napięcie wyjściowe jest we-wnętrznie ustalone przez dzielnik. Dioda D1 jest wskaźnikiem napię-cia zasilającego hub USB. Rezystor R39 ogranicza prąd diody D1, na-tomiast kondensatory C9..C19 fil-trują napięcie zasilające układu.

Montaż i uruchomienieSchemat montażowy aktywnego

huba USB przedstawiono na rys. 8. Hub został zbudowany w większo-ści z elementów SMD, pozwalają-

cych na zmniejszenie jego rozmia-rów. Montaż huba należy rozpocząć od wlutowania układów scalonych, przy czym największy problem może być z wlutowaniem układu U1. Jego obudowa (TQFP-100) cha-rakteryzuje się odstępem wyprowa-dzeń wynoszącym jedynie 0,5 mm. By prawidłowo zamontować układ U1, proponuję sprawdzony pomysł, który polega na wcześniejszym, delikatnym pocynowaniu punktów lutowniczych, do których będzie lutowany. Następnie układ należy przykleić, zwracając baczną uwagę na polaryzację oraz dopasowanie nóżek do punktów lutowniczych. Do przyklejenia U1 można wyko-rzystać kleje, których czas schnię-cia jest dłuższy niż wszelkiego rodzaju „kropelek”. Dłuższy czas schnięcia umożliwi dokładne spo-zycjonowanie wlutowywanego ukła-du (możliwość skorygowania poło-żenia). Oczyszczonym z cyny gro-tem lutownicy należy kolejno deli-katnie przygnieść końcówki układu do punktów lutowniczych. Cyna zawarta na punktach lutowniczych połączy nóżki układu ze ścieżka-mi płytki. W przypadku powstania zwarcia, można posłużyć się taśmą rozlutowującą. Z układem U1 nale-ży obchodzić się bardzo delikatnie, ponieważ łatwo można doprowa-

Rys. 6. Uproszczony schemat blokowy konwerterów napięć SN75LV4737A

Rys. 7. Schemat blokowy układu stabilizatora TPS76333

Rys. 8. Schemat montażowy aktywnego huba USB

Page 6: 4-portowy hub USB z dwoma interfejsami RS232mikroprocesorowych, był RS232C. Lata jego świetności powoli się kończą – od pewnego czasu skutecznie wypiera go nowy, bardzo konkurencyjny

Elektronika Praktyczna 9/200422

4-portowy hub USB z dwoma interfejsami RS232

dzić do skrzywienia wyprowadzeń, a w konsekwencji spowodować zwarcia. Podczas lutowania U1 po-mocna może być pasta lutownicza, ale jej dużą wadą jest niewątpli-wie wysoka cena. Z wlutowaniem pozostałych elementów SMD nie powinno być problemu, przy czym należy mieć na uwadze, że układy U3, U4, U5, U7, U8 i U9 także posiadają niewielki rozstaw wypro-wadzeń. Montaż należy zakończyć wlutowaniem elementów przewle-kanych (gniazda, mostek prostowni-czy itp.). Po zakończeniu montażu należy dokładnie sprawdzić, czy nie wystąpiły jakieś zwarcia na płytce drukowanej huba. Mogą być one później trudne do odszukania lub mogą spowodować uszkodze-nie któregoś z układów urządze-nia. Ponieważ dołączone do huba urządzenia mogą pobierać znaczny prąd (z każdego z 4 dodatkowych portów do 500 mA), potrzebne bę-dzie wyposażenie stabilizatora U2 w niewielki radiator. Ze znalezie-

niem odpowiedniej obudowy dla przedstawionego huba USB nie po-winno być problemów. Na rynku jest dostateczny ich wybór. Do za-silania huba USB będzie potrzebny zasilacz o dużej wydajności prądo-wej. Dobrym rozwiązaniem będzie zastosowanie zasilacza wtyczko-wego o napięciu 12..16 VDC lub 8..12 VAC oraz wydajności prądo-wej nie mniejszej niż 2 A. Po do-łączeniu samego zasilania do huba USB (bez połączenia go z kompu-terem) powinna świecić dioda D1, natomiast diody D2..D5 powinny migać na przemian kolorem zielo-nym i czerwonym. Jest to prawi-dłowe zachowanie się huba USB przy braku połączenia z kompute-rem. Hub należy podłączyć do ho-sta dowolnym przewodem USB-A/USB-B. Po dołączeniu huba USB do komputera oraz dołączeniu za-silania, urządzenie jest wykrywane w systemie. Należy wtedy zainsta-lować odpowiednie sterowniki, któ-re można ściągnąć ze strony www.ti.com po uprzednim zarejestrowa-niu się. Odpowiednie sterowniki są dostępne w samorozpakowują-cych się plikach „TUSB5052 9x Driver Installation Files Setup.exe” (dla Windows 9x) oraz „TUSB5052 2K Driver Installation Files Setup.exe” (dla Windows 2000 oraz XP). Po uruchomieniu jednego z tych plików uruchamia się przewodnik instalacyjny, który jest typowy dla większości programów przeznaczo-nych dla systemu Windows (rys. 9). Poprawne zakończenie instala-cji nie oznacza, że zostały zain-stalowane potrzebne sterowniki. Po prostu zostały one rozpakowane i umieszczone w katalogu „Pro-gram Files->Texas Instruments->TI TUSB5052 Win2K Driver Installation

Files Setup” dla sterowników pod Windows 2000 lub XP. W tym katalogu znajdują się potrzebne do zainstalowania sterowniki oraz plik umpf5052.i51, który jest pro-gramem sterującym mikrokontro-lerem 8052 zawartym w układzie TUSB5052. Plik ten jest ładowany poprzez interfejs USB do 16 kB pamięci RAM układu TUSB5052.

Rys. 9. Okno przewodnika instalacyj-nego sterowników układu TUSB5052

Rys. 10. Okno menedżera urządzeń systemu Windows po zainstalowaniu sterowników TUSB5052

Rys. 11. Okno właściwości rodzajo-wego koncentratora USB

Rys. 12. Okno właściwości portu szeregowego COM3 po zainstalo-waniu sterowników układu TUSB5052

WYKAZ ELEMENTÓWRezystoryR1..R12, R26..R29, R40: 15kV (SMD)R13: 1,5kV (SMD)R14..R25: 22V (SMD)R30..R39, R41..R44: 1kV (SMD)KondensatoryC1..C5 ,C12, C17: 100mF/16V (SMD)C6, C9..C11, C14..C16, C18..C31: 100nF (SMD)C7, C8: 27pF (SMD)C13: 10mF/16V (SMD)C32: 4,7mF/16V (SMD)PółprzewodnikiU1: TUSB5052 (SMD)U2: 78S05U3: TPS76333 (SMD)U4, U5: SN75LV4737A (SMD)U6: TPS2044 (SMD)U7, U8, U9: SN65240 (SMD)T1..T5: BC807 (SMD)D1: LED 5mm GREEND2..D5: LED 5mm dwukolorowa RED/GREENX1: kwarc 6MHzM1: mostek okrągły 1,5ARóżneZ1: złącze zasilające do drukuZ2, Z3: złącze DB9M kątowe do drukuJ1: gniazdo USB typu BJ2..J6: gniazdo USB typu ARadiator

Page 7: 4-portowy hub USB z dwoma interfejsami RS232mikroprocesorowych, był RS232C. Lata jego świetności powoli się kończą – od pewnego czasu skutecznie wypiera go nowy, bardzo konkurencyjny

4-portowy hub USB z dwoma interfejsami RS232

23Elektronika Praktyczna 9/2004

Po wykryciu huba przez system Windows należy podać przy in-stalacji sterowników ścieżkę do plików sterowników, które zostały umieszczone w katalogu „TI TUS-B5052 Win2K Driver Installation Fi-les Setup” (dla Windows 2000 lub XP). Po poprawnym zainstalowaniu

sterowników hub USB jest gotowy do pracy. Diody D2..D5 powinny zaświecić się kolorem czerwonym (jeśli do portów PORT1..PORT4 nie podłączono żadnego urządzenia). Na rys. 10 zaznaczono urządze-nia zainstalowane po przyłączeniu huba USB do komputera. Rodza-jowy koncentrator USB odpowie-dzialny jest za obsługę portów USB huba. Właściwości tego urzą-dzenia przedstawiono na rys. 11. Jak widać, każdy port huba moż-na obciążyć prądem do 500 mA. Widać też, że dostępnych jest 5 portów, z których, jak wspomnia-no, jeden jest pozbawiony ukła-dów nadzoru prądu oraz napięcia. Zainstalowane zostają także ste-rowniki obsługujące dwa interfejsy RS232, którym zostały przypisane oznaczenia COM3 oraz COM4. Na rys. 12 przedstawiono okno z wła-ściwościami portu COM3. Jak wi-dać, możliwe jest tu ustawienie wszystkich parametrów związanych z interfejsem RS232. Sterownik TIUSB5052 odpowiedzialny jest za załadowanie oprogramowania steru-

jącego mikrokontrolerem 8052 za-wartym w układzie TUSB5052. Po przyłączeniu urządzenia do jedne-go z portów USB PORT1..PORT4, przyporządkowana mu dioda LED (jeśli wszystko jest w porządku) zmienia kolor z czerwonego na zie-lony. Diody sygnalizacyjne D2..D5 są bardzo pomocne przy diagnosty-ce i wykrywaniu awarii huba. Do zinterpretowania sygnalizowanych przez nie zdarzeń będzie pomocna tabela 2. Na rys. 13 przedstawio-no przykład połączenia dodatkowe-go huba z wykorzystaniem portu PORT5. W tym przypadku zostały połączone ze sobą dwa huby USB, takie jak przedstawiony w arty-kule. Próby wykazały, że opisany w artykule hub pracuje poprawnie nie tylko z USB 1.1, ale także gdy jest dołączony do USB 2.0.Marcin Wią[email protected]

Wzory płytek drukowanych w forma-cie PDF są dostępne w Internecie pod adresem: pcb.ep.com.pl oraz na płycie CD-EP9/2004B w katalogu PCB.

Rys. 13. Przykład połączenia dodat-kowego huba USB z wykorzystaniem portu PORT5